JP2021077560A - Electron emitting element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、電子放出素子に関する。 Embodiments of the present invention relate to electron emitting elements.
例えば、入射した光に基づいて電子を放出する電子放出素子がある。電子放出素子において、効率の向上が望まれる。 For example, there is an electron emitting element that emits an electron based on the incident light. It is desired to improve the efficiency of the electron emitting element.
本発明の実施形態は、効率を向上できる電子放出素子を提供する。 An embodiment of the present invention provides an electron emitting element capable of improving efficiency.
本発明の実施形態によれば、電子放出素子は、第1部材及び第2部材を含む。前記第1部材は、n形の半導体部材を含む。前記第2部材は、p形のダイヤモンド部材を含む。前記ダイヤモンド部材は、ダイヤモンド及びグラファイトよりなる群から選択された少なくとも1つを含む。前記半導体部材は、第1材料、第2材料及び第3材料よりなる群から選択された少なくとも1つを含む。前記第1材料は、B、Al、In及びGaからなる群から選択された少なくとも1つと、窒素と、を含む。前記第2材料は、ZnO及びZnMgOからなる群から選択された少なくとも1つを含む。前記第3材料は、BaTiO3、PbTiO3、Pb(Zrx,Ti1−x)O3、KNbO3、LiNbO3、LiTaO3、NaxWO3、Zn2O3、Ba2NaNb5O5、Pb2KNb5O15及びLi2B4O7からなる群から選択された少なくとも1つを含む。 According to an embodiment of the present invention, the electron emitting element includes a first member and a second member. The first member includes an n-type semiconductor member. The second member includes a p-shaped diamond member. The diamond member comprises at least one selected from the group consisting of diamond and graphite. The semiconductor member includes at least one selected from the group consisting of a first material, a second material and a third material. The first material comprises at least one selected from the group consisting of B, Al, In and Ga, and nitrogen. The second material comprises at least one selected from the group consisting of ZnO and ZnMgO. The third material is BaTIO 3 , PbTIO 3 , Pb (Zr x , Ti 1-x ) O 3 , KNbO 3 , LiNbO 3 , LiTaO 3 , Na x WO 3 , Zn 2 O 3 , Ba 2 NaNb 5 O 5 , Pb 2 KNb 5 O 15 and Li 2 B 4 O 7 comprising at least one selected from the group.
以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
The drawings are schematic or conceptual, and the relationship between the thickness and width of each part, the ratio of the sizes between the parts, etc. are not always the same as the actual ones. Even if the same part is represented, the dimensions and ratios of each may be represented differently depending on the drawing.
In the present specification and each figure, the same elements as those described above with respect to the above-mentioned figures are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted as appropriate.
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係る電子放出素子を例示する模式的断面図である。
図1に示すように、実施形態に係る電子放出素子110は、第1部材10及び第2部材20を含む。第1部材10及び第2部材20は、例えば、容器17の中に設けられる。容器17の中の空間は、例えば、減圧状態に維持可能である。容器17の中の空間は、例えば、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン及びラドンよりなる群から選択された少なくとも1つを含むガスを含んでも良い。電子放出素子110は、容器17を含んでも良い。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating the electron emitting element according to the first embodiment.
As shown in FIG. 1, the
第1部材10は、n形の半導体部材15を含む。第2部材20は、p形のダイヤモンド部材25を含む。ダイヤモンド部材25は、ダイヤモンド及びグラファイトよりなる群から選択された少なくとも1つのを含む。例えば、第2部材20に含まれるダイヤモンド部材25は、B及びAlよりなる群から選択された少なくとも1つの第1元素を含む。
The
半導体部材15は、第1材料、第2材料及び第3材料よりなる群から選択された少なくとも1つを含む。第1材料は、B、Al、In及びGaからなる群から選択された少なくとも1つと、窒素と、を含む。例えば、第1材料は、AlGaNを含む。第2材料は、ZnO及びZnMgOからなる群から選択された少なくとも1つを含む。第3材料は、BaTiO3、PbTiO3、Pb(Zrx,Ti1−x)O3、KNbO3、LiNbO3、LiTaO3、NaxWO3、Zn2O3、Ba2NaNb5O5、Pb2KNb5O15及びLi2B4O7からなる群から選択された少なくとも1つを含む。例えば、半導体部材15は、分極を有する。
The
例えば、電子放出素子110に、光61が入射する。電子放出素子110は、入射した光61に応じて、電子62を放出する。例えば、光61のピーク波長は、300nm以下である。例えば、光61のピーク波長は、210nm以下でも良い。
For example, the
例えば、電子62は、第1部材10の表面から放出される。例えば、第1部材10は、第1面11及び第2面12を含む。第2面12は、第2部材20と第1面11との間にある。例えば、電子62は、第1面11から放出される。
For example, the
例えば、第2部材20は、第3面23及び第4面24を含む。第3面23は、第4面24と第1部材10との間にある。図1の例では、光61は、第4面24から第2部材20に入射する。その光61に応じた電子62が第1面11から放出される。
For example, the
実施形態においては、例えば、ワイドバンドギャップのp形のダイヤモンド部材25が用いられる。入射した光61により生じた移動可能な電子が、第1部材10の表面から、外部領域18に効率よく放出できる。外部領域18は、第1部材10の外部であり、容器17の中の領域である。実施形態によれば、効率を向上できる電子放出素子が提供できる。電子放出素子110は、例えば、フォトカソードである。
In the embodiment, for example, a wide bandgap p-
例えば、第1参考例のフォトカソードにおいて、ダイヤモンドの表面が水素で終端される。この表面からから電子が放出される。第1参考例においては、表面の水素が離脱する可能性がある。このため、電子を安定して放出することが困難である。第1参考例の寿命は短い。 For example, in the photocathode of the first reference example, the surface of diamond is terminated with hydrogen. Electrons are emitted from this surface. In the first reference example, hydrogen on the surface may be released. Therefore, it is difficult to stably emit electrons. The life of the first reference example is short.
例えば、第2参考例のフォトカソードにおいて、例えば、Csを含むGaN層などが用いられる。第2参考例においては、Csが離脱する可能性がある。このため、電子を安定して放出することが困難である。 For example, in the photocathode of the second reference example, for example, a GaN layer containing Cs is used. In the second reference example, Cs may be withdrawn. Therefore, it is difficult to stably emit electrons.
例えば、第3参考例のフォトカソードにおいて、例えば、p形のAlGaN層と、n形のGaN層と、が組み合わされる。Al組成比が高いAlGaNにおいて、p形の不純物(例えばMgなど)を高濃度で導入することは、実用的に困難である。第3参考例の構造は、製造が困難である。 For example, in the photocathode of the third reference example, for example, a p-type AlGaN layer and an n-type GaN layer are combined. In AlGaN having a high Al composition ratio, it is practically difficult to introduce p-type impurities (for example, Mg) at a high concentration. The structure of the third reference example is difficult to manufacture.
これに対して、実施形態においては、例えば、n形のAlGaNなどの半導体部材15と、p形のダイヤモンド部材25と、が用いられる。水素終端またはCsなどを含まないため、安定した特性が得られる。実施形態に係る電子放出素子においては、寿命が長い。p形のAlGaN層などを用いないため、製造が容易である。ダイヤモンド部材25は、p形不純物の第1元素を高い濃度で含むことができる。
On the other hand, in the embodiment, for example, a
実施形態においては、例えば、半導体部材15と、ダイヤモンド部材25と、の間のバンドエネルギーの差を大きくすることができる。例えば、半導体部材15のエネルギーを外部領域18のエネルギーに近づける、または、半導体部材15のエネルギーを外部領域18のエネルギーよりも高くすることができる。これにより、半導体部材15から外部領域18へ、高い効率で電子を放出できる。
In the embodiment, for example, the difference in band energy between the
図1に示すように、第2部材20から第1部材10への方向を第1方向(Z軸方向)とする。第1方向に沿う第1部材10の厚さt1は、例えば、10nm以下である。このような厚さにより、高い効率で、電子62が放出される。後述するように、第1部材10は島状でも良い。
As shown in FIG. 1, the direction from the
第1方向(Z軸方向)に沿う第2部材20の厚さt2は、例えば、10nm以上1mm以下である。後述するように、基体により第2部材20が支持される場合は、第2部材20の厚さt2は、30nm以下でも良い。
The thickness t2 of the
図2は、第1実施形態に係る電子放出素子を例示する模式図である。
図2は、電子放出素子110のエネルギーバンドのプロファイルを例示している。図2の横軸は、Z軸方向である。縦軸は、エネルギーEgである。図2には、価電子帯のエネルギーEvと、伝導帯のエネルギーEcと、が示されている。図2に示すように、第2部材20における、エネルギーEv及びエネルギーEcは、第1部材10と第2部材20との間の界面の近傍で大きく曲がる。光61が入射したときに、電子62は、第2部材20から第1部材10への向きに効率良く移動できる。例えば、電子62は、外部領域18のエネルギーレベルVacを越えて、第1部材10から外部領域18に放出される。ホール63は、第1部材10から第2部材20への向きに移動する。実施形態においては、高い効率で電子を放出できる。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an electron emitting element according to the first embodiment.
FIG. 2 illustrates the profile of the energy band of the
実施形態において、第1部材10は、多結晶を含んでも良い。例えば、半導体部材15は、第1材料、第2材料及び第3材料よりなる群から選択された少なくとも1つの多結晶を含んでも良い。例えば、半導体部材15の製造が容易である。半導体部材15及び第1部材10は、例えば、MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)、MBE(Molecular Beam Eepitaxy)、スパッタ、CVD(Chemical Vapor Deposition)、PLD(Physical Vapor Deposition)、または、ALD(Atomic layer deposition)などの方法により形成されても良い。
In the embodiment, the
実施形態において、第2部材20は、ダイヤモンドの多結晶を含んでも良い。第2部材20は、グラファイトを含んでも良い。これにより、第2部材20の製造が容易になる。
In an embodiment, the
電子放出素子110においては、第2部材20は、第1部材10と接する。後述するように、第2部材20と第1部材10との間に、別の部材が設けられても良い。
In the
実施形態において、半導体部材15が上記の第1材料(AlGaNなど)を含む場合、半導体部材15におけるn形の不純物の濃度は、例えば、1×1016/cm3以上5×1019/cm3以下である。このような濃度において、特に高い効率での電子の放出が得られる。
In the embodiment, when the
実施形態において、半導体部材15は、上記の第1材料(AlGaN)を含むことが好ましい。これにより、例えば、大きな分極が得られる。半導体部材15が上記の第1材料を含むことで、例えば、高いn形キャリア濃度が得られる。高い効率が得やすい。
In the embodiment, the
実施形態において、半導体部材15は、上記の第2材料(ZnO及びZnMgOからなる群から選択された少なくとも1つ)を含むことが好ましい。これにより、例えば、大きな分極が得られる。半導体部材15が上記の第2材料を含むことで、例えば、高いn形キャリア濃度が得られる。高い効率が得やすい。
In the embodiment, the
図3は、第1実施形態に係る電子放出素子を例示する模式的断面図である。
図3に示すように、電子放出素子110において、光61が第1面11から第2部材20に入射しても良い。この場合も、光61に応じた電子62が第1面11から放出される。図3においては、容器17が省略されている。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating the electron emitting element according to the first embodiment.
As shown in FIG. 3, in the
図4は、第1実施形態に係る電子放出素子を例示する模式的断面図である。
図4に示すように、実施形態に係る電子放出素子111において、半導体部材15は、Al及びGaからなる群から選択された少なくとも1つと、窒素と、を含む。半導体部材15は、例えば、AlGaNまたはAlNを含む。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating the electron emitting element according to the first embodiment.
As shown in FIG. 4, in the
半導体部材15は、第1領域15a及び第2領域15bを含む。第2領域15bは、第2部材20と第1領域15aとの間にある。第2領域15bにおけるAlの組成比は、第1領域15aにおけるAlの組成比よりも高い。例えば、第1領域15aは、n形のAlGaNである。例えば、第2領域15bは、n形のAlNである。第1領域15aと第2領域15bとの間の境界は、明確でも良く、不明確でも良い。
The
図5は、第1実施形態に係る電子放出素子を例示する模式的断面図である。
図5に示すように、実施形態に係る電子放出素子112において、半導体部材15は、Al及びGaからなる群から選択された少なくとも1つと、窒素と、を含む。半導体部材15は、第1領域15a及び第2領域15bを含む。半導体部材15におけるAl組成比が、段階的または連続的に、第2面12から第1面11への向きに低下しても良い。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating the electron emitting element according to the first embodiment.
As shown in FIG. 5, in the
電子放出素子111及び112において、例えば、半導体部材15とダイヤモンド部材25との間に形成される空乏領域を低減することができる。
In the
図6は、第1実施形態に係る電子放出素子を例示する模式的断面図である。
図6に示すように、実施形態に係る電子放出素子113は、第1部材10及び第2部材20に加えて、基体50を含む。第2部材20は、基体50と第1部材10との間に設けられる。基体50は、例えば、基板である。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating the electron emitting element according to the first embodiment.
As shown in FIG. 6, the
基体50の厚さ(Z軸方向に沿う長さ)は、例えば、5nm以上1000μm以下である。基体50は、第2部材20及び第1部材10を支持可能である。基体50が設けられる場合、第2部材20の厚さは、例えば、30nm以下でも良い。基体50により第2部材20が支持されるため、安定した第2部材20が得やすくなる。第2部材20を低コストで得ることができる。
The thickness of the substrate 50 (length along the Z-axis direction) is, for example, 5 nm or more and 1000 μm or less. The
基体50は、光透過性を有しても良い。例えば、光61は、基体50を介して、第2部材20に入射できる。基体50は、例えば、Al2O3、AlN、GaN及びMgOよりなる群から選択された少なくとも1つなどを含む。
The
図7は、第1実施形態に係る電子放出素子を例示する模式的断面図である。
図7に示すように、実施形態に係る電子放出素子114において、第1部材10は、島状である。例えば、複数の島状の第1部材10の間において、第2部材20の表面が露出しも良い。電子放出素子114においては、安定した第1部材10を容易に得ることができる。例えば、第1部材10を低いコストで得ることができる。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view illustrating the electron emitting element according to the first embodiment.
As shown in FIG. 7, in the
図8は、第1実施形態に係る電子放出素子を例示する模式的断面図である。
図8に示すように、実施形態に係る電子放出素子115は、第1部材10及び第2部材20に加えて、第3部材30を含む。第3部材30は、第2部材20と第1部材10との間に設けられる。第3部材30は、例えば、SiCを含む。このSiCは、p形である。電子放出素子115においては、例えば、400nm程度までの長波長の光の吸収が得られ、電子放出を得ることができる。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view illustrating the electron emitting element according to the first embodiment.
As shown in FIG. 8, the
第3部材30(SiC)のZ軸方向の厚さは、例えば、5nm以上100nm以下である。厚さが5nm以上のときに、例えば、400nm程度までの長波長光を吸収することが容易になる。厚さが100nm以下のときに、例えば、第2部材20から第1部材10への電子の輸送が容易になる。
The thickness of the third member 30 (SiC) in the Z-axis direction is, for example, 5 nm or more and 100 nm or less. When the thickness is 5 nm or more, it becomes easy to absorb long wavelength light up to, for example, about 400 nm. When the thickness is 100 nm or less, for example, the transport of electrons from the
図9は、第1実施形態に係る電子放出素子を例示する模式的断面図である。
図9に示すように、実施形態に係る電子放出素子116は、第1部材10及び第2部材20に加えて、第3部材30を含む。第3部材30は、第2部材20と第1部材10との間に設けられる。
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view illustrating the electron emitting element according to the first embodiment.
As shown in FIG. 9, the
電子放出素子116において、第1部材10に含まれる半導体部材15は、Al及びGaからなる群から選択された少なくとも1つと、窒素と、を含む。半導体部材15は、例えば、n形のAlGaNを含む。
In the
第3部材30は、例えば、In及びGaと、窒素と、を含む。第3部材30は、例えば、InGaNを含む。このInGaNは、例えば、p形である。電子放出素子116においては、例えば、可視光も吸収し、電子放出を得ることができる。
The
電子放出素子116において、第3部材30(例えば、p形のInGaN)のZ軸方向の厚さは、例えば、5nm以上100nm以下である。厚さが5nm以上のときに、例えば、可視光を吸収することが容易になる。厚さが100nm以下のときに、例えば、第3部材30の結晶性を維持することが容易になる。
In the
(第2実施形態)
図10は、第2実施形態に係る電子放出素子を例示する模式的断面図である。
図10に示すように、実施形態に係る電子放出素子120は、第1部材10及び第2部材20に加えて、発光部70をさらに含む。第2部材20は、発光部70と第1部材10との間に設けられる。
(Second Embodiment)
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view illustrating the electron emitting element according to the second embodiment.
As shown in FIG. 10, the
発光部70から光61が放出される。光61は、第2部材20に入射する。第1部材10から光61に応じた電子62が放出される。例えば、発光部70は、所望のタイミングで所望の強度の光61を出射可能である。例えば、所望のタイミングで所望の量の電子を第1部材10から放出されることができる。
発光部70は、例えば、LED(light emitting diode)、または、LD(Laser Diode)を含む。
The
図11は、第2実施形態に係る電子放出素子を例示する模式的断面図である。
図11に示すように、実施形態に係る電子放出素子121は、第1部材10、第2部材20及び発光部70に加えて、第4部材40をさらに含む。第4部材40は、発光部70と第2部材20との間にある。第4部材40は、例えば、基体として機能しても良い。例えば、第4部材40は、第2部材20及び第1部材10を支持しても良い。
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view illustrating the electron emitting element according to the second embodiment.
As shown in FIG. 11, the
第4部材40は、例えば、光透過性を有する。発光部70から放出された光61は、第4部材40を通過して第2部材20に入射する。光61に応じた電子62が第1部材10から放出される。電子放出素子121において、第4部材40は、例えば、Al2O3、AlN、GaN及びMgOよりなる群から選択された少なくとも1つなどを含む。
The
図12は、第2実施形態に係る電子放出素子を例示する模式的断面図である。
図12に示すように、実施形態に係る電子放出素子122は、第1部材10、第2部材20及び発光部70に加えて、第4部材40をさらに含む。第4部材40は、発光部70と第2部材20との間にある。
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view illustrating the electron emitting element according to the second embodiment.
As shown in FIG. 12, the
電子放出素子122において、第4部材40は、ダイヤモンド及びグラファイトよりなる群から選択された少なくとも1つ(例えばダイヤモンド部材45)を含む。第4部材40のダイヤモンド部材45における不純物の濃度は、第2部材20のダイヤモンド部材25に含まれる不純物の濃度よりも低い。
In the
例えば、第2部材20に含まれるダイヤモンド部材25は、B及びAlよりなる群から選択された少なくとも1つの第1元素を含む。1つの例において、第4部材40に含まれるダイヤモンド部材45は第1元素を含まない。別の例において、第4部材40に含まれるダイヤモンド部材45における第1元素の濃度は、第2部材20に含まれるダイヤモンド部材25における第1元素の濃度よりも低い。電子放出素子122においては、例えば、高品質なダイヤモンド部材25及び45が得られる。
For example, the
電子放出素子122において、第4部材40のZ軸方向の厚さは、例えば、5nm以上1mm以下である。厚さが5nm以上のときに、例えば、発光部70とダイヤモンド部材25とを電気的に絶縁することが容易になる。厚さが1mm以下のときに、例えば、ダイシング(分断)などの加工が容易になる。
In the
(第3実施形態)
図13は、第3実施形態に係る電子放出素子を例示する模式的断面図である。
図13に示すように、実施形態に係る電子放出素子130は、第1部材10及び第2部材20に加えて、電極75をさらに含む。例えば、電極75の電位を制御することで、第1部材10から放出された電子62を取り出し易くすることができる。電極75の電位を制御することで、電子62を加速することができる。電極75は、第1実施形態または第2実施形態に係る任意の構成に設けることができる。
(Third Embodiment)
FIG. 13 is a schematic cross-sectional view illustrating the electron emitting element according to the third embodiment.
As shown in FIG. 13, the
図4〜図13においては、容器17が省略されている。電子放出素子111〜116、120〜122及び130は、容器17を含んでも良い。
In FIGS. 4 to 13, the
実施形態は、以下の構成(例えば、技術案)を含んでも良い。
(構成1)
n形の半導体部材を含む第1部材と、
p形のダイヤモンド部材を含む第2部材であって、前記ダイヤモンド部材は、ダイヤモンド及びグラファイトよりなる群から選択された少なくとも1つを含む、前記第2部材と、
を備え、
前記半導体部材は、第1材料、第2材料及び第3材料よりなる群から選択された少なくとも1つを含み、
前記第1材料は、B、Al、In及びGaからなる群から選択された少なくとも1つと、窒素と、を含み、
前記第2材料は、ZnO及びZnMgOからなる群から選択された少なくとも1つを含み、
前記第3材料は、BaTiO3、PbTiO3、Pb(Zrx,Ti1−x)O3、KNbO3、LiNbO3、LiTaO3、NaxWO3、Zn2O3、Ba2NaNb5O5、Pb2KNb5O15及びLi2B4O7からなる群から選択された少なくとも1つを含む、電子放出素子。
The embodiment may include the following configurations (eg, technical proposals).
(Structure 1)
The first member including the n-type semiconductor member and
A second member including a p-shaped diamond member, wherein the diamond member comprises at least one selected from the group consisting of diamond and graphite.
With
The semiconductor member comprises at least one selected from the group consisting of a first material, a second material and a third material.
The first material comprises at least one selected from the group consisting of B, Al, In and Ga and nitrogen.
The second material comprises at least one selected from the group consisting of ZnO and ZnMgO.
The third material is BaTIO 3 , PbTIO 3 , Pb (Zr x , Ti 1-x ) O 3 , KNbO 3 , LiNbO 3 , LiTaO 3 , Na x WO 3 , Zn 2 O 3 , Ba 2 NaNb 5 O 5 An electron emitting element comprising at least one selected from the group consisting of Pb 2 KNb 5 O 15 and Li 2 B 4 O 7.
(構成2)
入射した光に応じて電子を放出する、構成1記載の電子放出素子。
(Structure 2)
The electron emitting element according to configuration 1, which emits electrons according to the incident light.
(構成3)
前記光のピーク波長は、300nm以下である、構成2記載の電子放出素子。
(Structure 3)
The electron emitting element according to the second configuration, wherein the peak wavelength of the light is 300 nm or less.
(構成4)
前記光のピーク波長は、210nm以下である、構成2記載の電子放出素子。
(Structure 4)
The electron emitting element according to the second configuration, wherein the peak wavelength of the light is 210 nm or less.
(構成5)
前記第1部材は、第1面及び第2面を含み、
前記第2面は、前記第2部材と前記第1面との間にあり、
前記電子は、前記第1面から放出される、構成2〜4のいずれか1つに記載の電子放出素子。
(Structure 5)
The first member includes a first surface and a second surface.
The second surface is between the second member and the first surface.
The electron emitting element according to any one of configurations 2 to 4, wherein the electrons are emitted from the first surface.
(構成6)
前記半導体部材は、前記第1材料、前記第2材料及び前記第3材料よりなる群から選択された前記少なくとも1つの多結晶を含む、構成1〜5のいずれか1つに記載の電子放出素子。
(Structure 6)
The electron emitting element according to any one of configurations 1 to 5, wherein the semiconductor member includes at least one polycrystal selected from the group consisting of the first material, the second material, and the third material. ..
(構成7)
前記第2部材は、ダイヤモンドの多結晶を含む、構成1〜6のいずれか1つに記載の電子放出素子。
(Structure 7)
The electron emitting element according to any one of configurations 1 to 6, wherein the second member includes a polycrystal of diamond.
(構成8)
前記第2部材から前記第1部材への第1方向に沿う前記第1部材の厚さは、10nm以下である、構成1〜7のいずれか1つに記載の電子放出素子。
(Structure 8)
The electron emitting element according to any one of configurations 1 to 7, wherein the thickness of the first member along the first direction from the second member to the first member is 10 nm or less.
(構成9)
前記第2部材から前記第1部材への第1方向に沿う前記第2部材の厚さは、30nm以下である、構成1〜7のいずれか1つに記載の電子放出素子。
(Structure 9)
The electron emitting element according to any one of configurations 1 to 7, wherein the thickness of the second member along the first direction from the second member to the first member is 30 nm or less.
(構成10)
前記半導体部材は、分極を有する、構成1〜9のいずれか1つに記載の電子放出素子。
(Structure 10)
The electron emitting element according to any one of configurations 1 to 9, wherein the semiconductor member has polarization.
(構成11)
基体をさらに備え、
前記第2部材は、前記基体と前記第1部材との間に設けられた、構成1〜10のいずれか1つに記載の電子放出素子。
(Structure 11)
With more substrates
The electron emitting element according to any one of configurations 1 to 10, wherein the second member is provided between the substrate and the first member.
(構成12)
前記半導体部材は、前記第1材料を含み、
前記第1材料は、Mg、Zn及びCの少なくともいずれかを含む、構成1〜11のいずれか1つに記載の電子放出素子。
(Structure 12)
The semiconductor member includes the first material and contains the first material.
The electron emitting element according to any one of configurations 1 to 11, wherein the first material contains at least one of Mg, Zn and C.
(構成13)
前記半導体部材は、Al及びGaよりなる群から選択された少なくとも1つと、窒素と、を含み、
前記半導体部材は、
第1領域及び第2領域を含み、
前記第2領域は、前記第2部材と前記第1領域との間にあり、
前記第2領域におけるAlの組成比は、前記第1領域におけるAlの組成比よりも高い、構成1〜11のいずれか1つに記載の電子放出素子。
(Structure 13)
The semiconductor member comprises at least one selected from the group consisting of Al and Ga and nitrogen.
The semiconductor member is
Includes first and second regions
The second region lies between the second member and the first region.
The electron emitting element according to any one of configurations 1 to 11, wherein the composition ratio of Al in the second region is higher than the composition ratio of Al in the first region.
(構成14)
前記第2部材は、前記第1部材と接する、構成1〜12のいずれか1つに記載の電子放出素子。
(Structure 14)
The electron emitting element according to any one of configurations 1 to 12, wherein the second member is in contact with the first member.
(構成15)
第3部材をさらに備え、
前記第3部材は、前記第2部材と前記第1部材との間に設けられ、
前記第3部材は、SiCを含む、構成1〜12のいずれか1つに記載の電子放出素子。
(Structure 15)
With a third member
The third member is provided between the second member and the first member.
The electron emitting element according to any one of configurations 1 to 12, wherein the third member includes SiC.
(構成16)
第3部材をさらに備え、
前記第3部材は、前記第2部材と前記第1部材との間に設けられ、
前記半導体部材は、Al及びGaからなる群から選択された少なくとも1つと、窒素と、を含み、
前記第3部材は、In及びGaと、窒素と、を含む、構成1〜12のいずれか1つに記載の電子放出素子。
(Structure 16)
With a third member
The third member is provided between the second member and the first member.
The semiconductor member comprises at least one selected from the group consisting of Al and Ga and nitrogen.
The electron emitting element according to any one of configurations 1 to 12, wherein the third member contains In and Ga and nitrogen.
(構成17)
前記第1部材は、島状である、構成1〜16のいずれか1つに記載の電子放出素子。
(Structure 17)
The electron emitting element according to any one of configurations 1 to 16, wherein the first member is island-shaped.
(構成18)
発光部をさらに備え、
前記第2部材は、前記発光部と前記第1部材との間に設けられた、構成1〜17のいずれか1つに記載の電子放出素子。
(Structure 18)
With a light emitting part
The electron emitting element according to any one of configurations 1 to 17, wherein the second member is provided between the light emitting unit and the first member.
(構成19)
光透過性の第4部材をさらに備え、
前記第4部材は、前記発光部と前記第2部材との間にある、構成18記載の電子放出素子。
(Structure 19)
Further equipped with a light-transmitting fourth member,
The electron emitting element according to the
(構成20)
前記第4部材はダイヤモンド及びグラファイトよりなる群から選択された少なくとも1つを含み、
前記第2部材に含まれる前記ダイヤモンド部材は、B及びAlよりなる群から選択された少なくとも1つの第1元素を含み、
前記第4部材に含まれる前記ダイヤモンド部材は前記第1元素を含まない、または、前記第4部材に含まれる前記ダイヤモンド部材における前記第1元素の濃度は、前記第2部材に含まれる前記ダイヤモンド部材における前記第1元素の濃度よりも低い、構成19記載の電子放出素子。
(Structure 20)
The fourth member comprises at least one selected from the group consisting of diamond and graphite.
The diamond member contained in the second member contains at least one first element selected from the group consisting of B and Al.
The diamond member contained in the fourth member does not contain the first element, or the concentration of the first element in the diamond member contained in the fourth member is the concentration of the first element contained in the second member. The electron emitting element according to the configuration 19, which is lower than the concentration of the first element in the above.
(構成21)
前記第1部材は、第1面及び第2面を含み、
前記第2面は、前記第2部材と前記第1面との間にあり、
光が前記第1面から前記第2部材に入射し、
前記光に応じた電子が前記第1面から放出される、構成1記載の電子放出素子。
(Structure 21)
The first member includes a first surface and a second surface.
The second surface is between the second member and the first surface.
Light enters the second member from the first surface and
The electron emitting element according to the first configuration, wherein electrons corresponding to the light are emitted from the first surface.
(構成22)
前記第1部材は、第1面及び第2面を含み、
前記第2面は、前記第2部材と前記第1面との間にあり、
前記第2部材は、第3面及び第4面を含み、
前記第3面は、前記第4面と前記第1部材との間にあり、
光が前記第4面から前記第2部材に入射し、
前記光に応じた電子が前記第1面から放出される、構成1記載の電子放出素子。
(Structure 22)
The first member includes a first surface and a second surface.
The second surface is between the second member and the first surface.
The second member includes a third surface and a fourth surface.
The third surface is between the fourth surface and the first member.
Light enters the second member from the fourth surface,
The electron emitting element according to the first configuration, wherein electrons corresponding to the light are emitted from the first surface.
実施形態によれば、効率を向上できる電子放出素子が提供できる。 According to the embodiment, an electron emitting element capable of improving efficiency can be provided.
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、電子放出素子に含まれる第1部材、第2部材、第3部材、第4部材、基体及び電極などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。 The embodiments of the present invention have been described above with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to these specific examples. For example, the specific configuration of each element such as the first member, the second member, the third member, the fourth member, the substrate, and the electrode included in the electron emitting element shall be appropriately selected from a range known to those skilled in the art. This invention is included in the scope of the present invention as long as the present invention can be carried out in the same manner and the same effect can be obtained.
また、各具体例のいずれか2つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。 Further, a combination of any two or more elements of each specific example to the extent technically possible is also included in the scope of the present invention as long as the gist of the present invention is included.
その他、本発明の実施の形態として上述した電子放出素子を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての電子放出素子も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。 In addition, all electron emitting elements that can be appropriately designed and implemented by those skilled in the art based on the electron emitting element described above as an embodiment of the present invention are also covered by the present invention as long as the gist of the present invention is included. Belongs to.
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。 In addition, within the scope of the idea of the present invention, those skilled in the art can come up with various modified examples and modified examples, and it is understood that these modified examples and modified examples also belong to the scope of the present invention. ..
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although some embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
10…第1部材、 11、12…第1、第2面、 15…半導体部材、 15a、15b…第1、第2領域、 17…容器、 18…外部領域、 20…第2部材、 23、24…第3、第4面、 25…ダイヤモンド部材、 30…第3部材、 40…第4部材、 45…ダイヤモンド部材、 50…基体、 61…光、 62…電子、 63…ホール、 70…発光部、 75…電極、 110〜116、120〜122、130…電子放出素子、 Ec、Eg、Ev…エネルギー、 Vac…エネルギーレベル、 t1、t2…厚さ 10 ... 1st member, 11, 12 ... 1st, 2nd surface, 15 ... Semiconductor member, 15a, 15b ... 1st, 2nd region, 17 ... Container, 18 ... External region, 20 ... 2nd member, 23, 24 ... 3rd, 4th surface, 25 ... Diamond member, 30 ... 3rd member, 40 ... 4th member, 45 ... Diamond member, 50 ... Base, 61 ... Light, 62 ... Electron, 63 ... Hall, 70 ... Light emission Part, 75 ... Electrode, 110-116, 120-122, 130 ... Electron emitting element, Ec, Eg, Ev ... Energy, Vac ... Energy level, t1, t2 ... Thickness
Claims (22)
p形のダイヤモンド部材を含む第2部材であって、前記ダイヤモンド部材は、ダイヤモンド及びグラファイトよりなる群から選択された少なくとも1つを含む、前記第2部材と、
を備え、
前記半導体部材は、第1材料、第2材料及び第3材料よりなる群から選択された少なくとも1つを含み、
前記第1材料は、B、Al、In及びGaからなる群から選択された少なくとも1つと、窒素と、を含み、
前記第2材料は、ZnO及びZnMgOからなる群から選択された少なくとも1つを含み、
前記第3材料は、BaTiO3、PbTiO3、Pb(Zrx,Ti1−x)O3、KNbO3、LiNbO3、LiTaO3、NaxWO3、Zn2O3、Ba2NaNb5O5、Pb2KNb5O15及びLi2B4O7からなる群から選択された少なくとも1つを含む、電子放出素子。 The first member including the n-type semiconductor member and
A second member including a p-shaped diamond member, wherein the diamond member comprises at least one selected from the group consisting of diamond and graphite.
With
The semiconductor member comprises at least one selected from the group consisting of a first material, a second material and a third material.
The first material comprises at least one selected from the group consisting of B, Al, In and Ga and nitrogen.
The second material comprises at least one selected from the group consisting of ZnO and ZnMgO.
The third material is BaTIO 3 , PbTIO 3 , Pb (Zr x , Ti 1-x ) O 3 , KNbO 3 , LiNbO 3 , LiTaO 3 , Na x WO 3 , Zn 2 O 3 , Ba 2 NaNb 5 O 5 An electron emitting element comprising at least one selected from the group consisting of Pb 2 KNb 5 O 15 and Li 2 B 4 O 7.
前記第2面は、前記第2部材と前記第1面との間にあり、
前記電子は、前記第1面から放出される、請求項2〜4のいずれか1つに記載の電子放出素子。 The first member includes a first surface and a second surface.
The second surface is between the second member and the first surface.
The electron emitting element according to any one of claims 2 to 4, wherein the electrons are emitted from the first surface.
前記第2部材は、前記基体と前記第1部材との間に設けられた、請求項1〜10のいずれか1つに記載の電子放出素子。 With more substrates
The electron emitting element according to any one of claims 1 to 10, wherein the second member is provided between the substrate and the first member.
前記第1材料は、Mg、Zn及びCの少なくともいずれかを含む、請求項1〜11のいずれか1つに記載の電子放出素子。 The semiconductor member includes the first material and contains the first material.
The electron emitting element according to any one of claims 1 to 11, wherein the first material contains at least one of Mg, Zn and C.
前記半導体部材は、
第1領域及び第2領域を含み、
前記第2領域は、前記第2部材と前記第1領域との間にあり、
前記第2領域におけるAlの組成比は、前記第1領域におけるAlの組成比よりも高い、請求項1〜11のいずれか1つに記載の電子放出素子。 The semiconductor member comprises at least one selected from the group consisting of Al and Ga and nitrogen.
The semiconductor member is
Includes first and second regions
The second region lies between the second member and the first region.
The electron emitting element according to any one of claims 1 to 11, wherein the composition ratio of Al in the second region is higher than the composition ratio of Al in the first region.
前記第3部材は、前記第2部材と前記第1部材との間に設けられ、
前記第3部材は、SiCを含む、請求項1〜12のいずれか1つに記載の電子放出素子。 With a third member
The third member is provided between the second member and the first member.
The electron emitting element according to any one of claims 1 to 12, wherein the third member includes SiC.
前記第3部材は、前記第2部材と前記第1部材との間に設けられ、
前記半導体部材は、Al及びGaからなる群から選択された少なくとも1つと、窒素と、を含み、
前記第3部材は、In及びGaと、窒素と、を含む、請求項1〜12のいずれか1つに記載の電子放出素子。 With a third member
The third member is provided between the second member and the first member.
The semiconductor member comprises at least one selected from the group consisting of Al and Ga and nitrogen.
The electron emitting element according to any one of claims 1 to 12, wherein the third member contains In and Ga and nitrogen.
前記第2部材は、前記発光部と前記第1部材との間に設けられた、請求項1〜17のいずれか1つに記載の電子放出素子。 With a light emitting part
The electron emitting element according to any one of claims 1 to 17, wherein the second member is provided between the light emitting unit and the first member.
前記第4部材は、前記発光部と前記第2部材との間にある、請求項18記載の電子放出素子。 Further equipped with a light-transmitting fourth member,
The electron emitting element according to claim 18, wherein the fourth member is located between the light emitting unit and the second member.
前記第2部材に含まれる前記ダイヤモンド部材は、B及びAlよりなる群から選択された少なくとも1つの第1元素を含み、
前記第4部材に含まれる前記ダイヤモンド部材は前記第1元素を含まない、または、前記第4部材に含まれる前記ダイヤモンド部材における前記第1元素の濃度は、前記第2部材に含まれる前記ダイヤモンド部材における前記第1元素の濃度よりも低い、請求項19記載の電子放出素子。 The fourth member comprises at least one selected from the group consisting of diamond and graphite.
The diamond member contained in the second member contains at least one first element selected from the group consisting of B and Al.
The diamond member contained in the fourth member does not contain the first element, or the concentration of the first element in the diamond member contained in the fourth member is the concentration of the first element contained in the second member. The electron emitting element according to claim 19, which is lower than the concentration of the first element in the above.
前記第2面は、前記第2部材と前記第1面との間にあり、
光が前記第1面から前記第2部材に入射し、
前記光に応じた電子が前記第1面から放出される、請求項1記載の電子放出素子。 The first member includes a first surface and a second surface.
The second surface is between the second member and the first surface.
Light enters the second member from the first surface and
The electron emitting element according to claim 1, wherein electrons corresponding to the light are emitted from the first surface.
前記第2面は、前記第2部材と前記第1面との間にあり、
前記第2部材は、第3面及び第4面を含み、
前記第3面は、前記第4面と前記第1部材との間にあり、
光が前記第4面から前記第2部材に入射し、
前記光に応じた電子が前記第1面から放出される、請求項1記載の電子放出素子。 The first member includes a first surface and a second surface.
The second surface is between the second member and the first surface.
The second member includes a third surface and a fourth surface.
The third surface is between the fourth surface and the first member.
Light enters the second member from the fourth surface,
The electron emitting element according to claim 1, wherein electrons corresponding to the light are emitted from the first surface.
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